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DIY硬件评测

极客DIY神器---飞思卡尔FRDM-K64F开发板硬件测评

  处理器同时满负荷运行一个多月的时间,竟无一重启,无一死机。可以说,在工控行业,飞思卡尔处理器的稳定性和可靠性是得到了广泛的认可的。

  对于本次开发板的处理器的具体介绍以及软件的使用,本文就不一一赘述了,在网上的很多文章中都能搜到。本文着重从纯硬件的角度介绍一下开发板。话不说多,上图。

  外包装的右上角有两个经典敏感器件的标识,提醒各位在使用此类产品的时候最好带上静电手环,如果嫌不方便可以买一个无线块左右,淘宝有的是,本人此处就不做广告了。另外还有一处标有PbFree = Y RoHS = Y,做硬件的可能都知道,本开发板采用无铅工艺,是不含铅的,且符合RoHS标准。RoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准,它的全称是《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》(可自行上网搜索)。总而言之,RoHS的标准还是很严格的,开发板的制作团队想必还是下了一番功夫的。

  MK64FN1M0VLL12,芯片以45度角放置,必要时方便走线和布局。表面上看,PCB的芯片封装引脚略长于芯片引脚,批量焊接的时候不至于虚焊。不知道设计PCB的工程师在设计封装时是不是按IPC的标准设计的。

  U13,型号KSZ8081.是一款只支持10M和100M的以太网链路层收发芯片,不支持千兆口,虽然RJ45采用的是自带变压器的接口,从后面的走线中也可以印证这一点。芯片采用QFN封装,引脚都在芯片下面,手工焊接较为困难。犹记得某些公司在招聘硬件工程师时要求手工焊接QFN封装的芯片。

  SD卡封装和主芯片引脚,采用的是蛇形走线。PCB上的任何一条走线都会对该信号造成时延时,在通过高频信号的情况下尤其明显。蛇形走线的主要作用是补偿同一组相关信号线中延时较小的部分,这些部分通常是没有或比其它信号走线短。最典型的就是时钟线,通常它不需经过任何其它逻辑处理,因而其延时会小于其它相关信号。

  PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内,保证系统在同一周期内读取的数据的有效性,一般要求延迟差不超过1/4时钟周期,单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽,线长,铜厚,板层结构有关。线过长会增大分布电容和分布电感,使信号质量下降,造成信号质量恶化,所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍,信号的上升时间越小就越易受分布电容和分布电感的影响。

  设计的细节部分。如下图红色箭头所示,两根走线中间铺了一块铜,铺铜的两端用了两个过孔连接到地上,这种设计方法是有理论和实践依据的。铺铜两端短地可以最大限度的降低两侧信号的串扰,并将干扰信号导出。而在实际设计中,很多工程师仅仅是铺铜,并未两端短地,根据传输线理论,干扰信号会在铺铜上来回反射,对两端的信号线造成干扰。

  PHY芯片只支持10M和100M,从下面的走线中可以得到印证。箭头所示处,为两组差分走线。反面看没有过孔,应该只有两组。这两组线分别作为收发使用,而1000M则不同,为了达到双向收发1000M的数据速率,需要四组差分线,每组差分线可同时实现数据的收发,因此RJ45接口虽然支持1000M,但是PHY芯片显然是不支持的。实际上,1000M双向收发对数据处理能力要求还是很高的,本开发板的处理器估计处理不了这么大的数据量。